Durum Kalıbı

Coddy'nin C++ Journey'sinin Nesne Yönelimli Programlama bölümünün bir parçası. Ders 100 / 104.

State deseni, bir nesnenin iç durumu değiştiğinde davranışını değiştirmesine olanak tanır ve nesnenin sınıfını değiştirmiş gibi görünmesini sağlar. Farklı durumları ele almak için karmaşık koşullu ifadeler kullanmak yerine, her durumu ayrı bir sınıf olarak kapsülleyebilirsiniz.

Desen, mevcut duruma bir başvuru tutan bir Bağlam, duruma özgü davranışı tanımlayan bir Durum arayüzü ve her durum için davranışı uygulayan Somut Durumlardan oluşur:

#include <iostream>
#include <memory>

class Document;  // İleri bildirim

// Durum arayüzü
class DocumentState {
public:
    virtual void publish(Document& doc) = 0;
    virtual std::string getName() const = 0;
    virtual ~DocumentState() = default;
};

// Bağlam
class Document {
    std::unique_ptr<DocumentState> state;
public:
    Document();
    void setState(std::unique_ptr<DocumentState> newState) {
        state = std::move(newState);
    }
    void publish() { state->publish(*this); }
    std::string getStateName() const { return state->getName(); }
};

// Somut Durumlar
class Draft : public DocumentState {
public:
    void publish(Document& doc) override;
    std::string getName() const override { return "Draft"; }
};

class Review : public DocumentState {
public:
    void publish(Document& doc) override;
    std::string getName() const override { return "Review"; }
};

class Published : public DocumentState {
public:
    void publish(Document& doc) override {
        std::cout << "Already published\n";
    }
    std::string getName() const override { return "Published"; }
};

void Draft::publish(Document& doc) {
    std::cout << "Moving to review\n";
    doc.setState(std::make_unique<Review>());
}

void Review::publish(Document& doc) {
    std::cout << "Publishing document\n";
    doc.setState(std::make_unique<Published>());
}

Document::Document() : state(std::make_unique<Draft>()) {}

Her durum publish() eylemini farklı şekilde ele alır ve bir sonraki duruma geçişten sorumludur. Document geçiş mantığını bilmek zorunda değildir; yalnızca geçerli duruma yetki verir. Bu, büyük switch ifadelerini ortadan kaldırır ve yeni durumlar eklemeyi kolaylaştırır.

Bir nesnenin davranışı büyük ölçüde durumuna bağlı olduğunda ve nesnenin state değerine göre geçiş yapan çok sayıda koşullu ifade bulunduğunda State kullanın.

Görev

Kolay

State desenini kullanarak bir Traffic Light Controller oluşturalım. Trafik ışığının farklı durumlar (Red, Yellow, Green) arasında döngü yaptığı ve her durumun ışık değiştiğinde ne olacağını ve hangi mesajın görüntüleneceğini belirlediği bir sistem oluşturacaksın. Bu, State deseninin klasik bir örneğidir: trafik ışığının davranışı tamamen mevcut durumuna bağlıdır.

Kodunu üç dosya arasında düzenleyeceksin:

TrafficLightState.h: Durum arayüzünü ve tüm somut durum sınıflarını tanımla.
Aşağıdakilere sahip soyut bir TrafficLightState sınıfı oluştur:
- Bir sonraki duruma geçişi yöneten saf sanal change(TrafficLight& light) yöntemi
- Mevcut rengi bir dize olarak döndüren saf sanal getColor() yöntemi
- Sürücülerin ne yapması gerektiğini döndüren (ör. "Stop", "Caution", "Go") saf sanal getAction() yöntemi
- Sanal bir yıkıcı
Üç somut durum uygula:
- RedState: renk "Red", eylem "Stop", Green durumuna geçer
- YellowState: renk "Yellow", eylem "Caution", Red durumuna geçer
- GreenState: renk "Green", eylem "Go", Yellow durumuna geçer
Durumlar buna başvurduğu için TrafficLight için ileri bildirim tanımlaman gerekecek.
TrafficLight.h: Mevcut durumu yöneten bağlam sınıfını oluştur.
TrafficLight sınıfın bir std::unique_ptr<TrafficLightState> tutmalı ve varsayılan olarak Red durumunda başlamalıdır. Şunları uygula:
- setState(std::unique_ptr<TrafficLightState> newState): mevcut durumu değiştirir
- change(): geçerli durumun change yöntemine yetki verir
- display(): ışığın durumunu şu biçimde yazdırır: [Color]: [Action]
main.cpp: Trafik ışığının durumlar arasında geçiş yapmasını göster.
Bir girdi oku: gerçekleştirilecek durum değişikliklerinin sayısı (tam sayı).

Bir TrafficLight oluştur ve başlangıç durumunu görüntüle. Ardından belirtilen sayıda değişiklik gerçekleştir ve her değişiklikten sonra durumu görüntüle.

Örneğin, 3 girdisiyle:

Red: Stop
Green: Go
Yellow: Caution
Red: Stop

6 girdisiyle:

Red: Stop
Green: Go
Yellow: Caution
Red: Stop
Green: Go
Yellow: Caution
Red: Stop

Trafik ışığının durumları arasında öngörülebilir bir düzende döngü yaptığını fark et: Red → Green → Yellow → Red. Her durum, kendisinden sonra hangi durumun geleceğini bilir ve kendi geçişini yönetir. TrafficLight sınıfının ne olacağını belirlemek için herhangi bir koşullu mantık kullanması gerekmez. Sınıf, yalnızca o anda içinde bulunduğu duruma yetki verir.

Kendin dene

#include <iostream>
#include "TrafficLight.h"

using namespace std;

int main() {
    // Durum değişikliklerinin sayısını oku
    int numChanges;
    cin >> numChanges;
    
    // TODO: Bir TrafficLight nesnesi oluştur
    
    // TODO: Başlangıç durumunu görüntüle
    
    // TODO: Belirtilen sayıda değişikliği gerçekleştir
    // Her değişiklikten sonra mevcut durumu görüntüle
    
    return 0;
}